新教材适用2024版高考生物二轮总复习第3部分高考题型专练非选择题规范练3生命活动的调节

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(2023·广东卷)神经肌肉接头是神经控制骨骼肌收缩的关键结构，其形成机制见图。神经末梢释放的蛋白A与肌细胞膜蛋白Ⅰ结合形成复合物，该复合物与膜蛋白M结合触发肌细胞内信号转导，使神经递质乙酰胆碱(ACh)的受体(AChR)在突触后膜成簇组装，最终形成成熟的神经肌肉接头。
回答下列问题：
(1)兴奋传至神经末梢，神经肌肉接头突触前膜_Na＋__内流，随后Ca2＋内流使神经递质ACh以_胞吐__的方式释放，ACh结合AChR使骨骼肌细胞兴奋，产生收缩效应。
(2)重症肌无力是一种神经肌肉接头功能异常的自身免疫疾病，研究者采用抗原抗体结合方法检测患者AChR抗体，大部分呈阳性，少部分呈阴性。为何AChR抗体阴性者仍表现出肌无力症状？为探究该问题，研究者作出假设并进行探究。
①假设一：此类型患者AChR基因突变，不能产生_AChR__，使神经肌肉接头功能丧失，导致肌无力。
为验证该假设，以健康人为对照，检测患者AChR基因，结果显示基因未突变，在此基础上作出假设二。
②假设二：此类型患者存在_A__的抗体，造成_A不能与肌细胞膜蛋白Ⅰ结合形成复合物，无法与膜蛋白M结合触发肌细胞内信号转导，使AChR不能在突触后膜成簇组装__，从而不能形成成熟的神经肌肉接头，导致肌无力。
为验证该假设，以健康人为对照，对此类型患者进行抗体检测，抗体检测结果符合预期。
③若想采用实验动物验证假设二提出的致病机制，你的研究思路是_给健康的实验动物及患病的实验动物注射等量的蛋白A，采用抗原抗体结合方法检测，观察患者A抗体是否出现阳性__。
【解析】 (1)兴奋是以电信号的形式传至神经末梢的，因此神经肌肉接头突触前膜Na＋内流，随后Ca2＋内流使神经递质ACh以胞吐的形式释放至突触间隙，与突触后膜上的AChR结合使骨骼肌细胞兴奋，产生收缩效应。(2)①若患者AChR基因突变，不能合成AChR，也就不能在突触后膜成簇组装，使神经肌肉接头功能丧失，导致肌无力。②若患者AChR基因未突变，即能合成AChR，但又不能形成成熟的神经肌肉接头，很可能是存在A抗体，造成A不能与肌细胞膜蛋白Ⅰ结合形成复合物，无法与膜蛋白M结合触发肌细胞内信号转导，使AChR不能在突触后膜成簇组装。③该实验的目的是验证此类型患者存在A的抗体，可设计实验思路如下：给健康的实验动物及患病的实验动物注射等量的蛋白A，采用抗原抗体结合方法检测，观察患者A抗体是否出现阳性。
变式应对
1.科研人员发现一组来自下丘脑的“饥饿神经元P”不仅能够控制大脑对饥饿做出反应，同时还能控制热量的消耗。回答下列问题：
(1)科研人员敲除了野生型小鼠饥饿神经元P中的A基因，从而制备出实验小鼠。将野生型小鼠及实验小鼠饲养在相同且适宜条件下，发现实验组小鼠每周的食物剩余量都比野生型多，记录体重后结果如图1所示。由此可知，实验小鼠体重小于野生型小鼠的原因是_摄食次数或摄食量减少__，推测A基因的表达产物与_促进小鼠饥饿，引起摄食行为__有关。
(2)研究发现，当能量缺乏时，饥饿神经元P被激活，释放谷氨酸作用于下一个神经元，最终引起进食行为，这属于_非条件__反射，谷氨酸发挥完效应后将被_降解或回收__。
(3)在给实验小鼠饥饿处理后，发现其下丘脑中的谷氨酸含量与野生型小鼠无显著差异，但进食量减少，推测A基因的表达产物很可能是谷氨酸的_特异性受体(或受体)__。
(4)为验证上述推测，科研人员进一步开展了实验。依据图2所示的实验结果初步判断上述推测成立，则图2中第2、3两组的处理分别是_正常小鼠饥饿处理__、_实验小鼠正常处理__。
【解析】 (1)该实验的自变量是是否敲除A基因，因变量是体重，图1中实验小鼠的体重比野生型小鼠的体重轻，且每周的食物剩余量都比野生型多，可知实验小鼠的取食次数少或者每次的摄食量少，推测A基因的表达产物可促进小鼠饥饿，引起摄食行为改变(摄食次数或摄食量减少)。(2)该反射是先天生来就有的，不需要训练形成的，是非条件反射。谷氨酸是神经递质，发挥作用后被酶分解或者被突触前膜回收。(3)实验小鼠饥饿处理后，发现其下丘脑中的谷氨酸含量与野生型小鼠无显著差异，但进食量减少，则A基因的表达产物很可能是谷氨酸的特异性受体，受体缺乏或受体被破坏等，导致谷氨酸不能发挥作用。(4)图2中有4组实验，因变量是P神经元动作电位的频率，第1组是正常小鼠正常处理，第2组P神经元动作电位的频率明显升高，这是正常小鼠饥饿处理的结果，第3组是实验小鼠正常处理，和第4组作为对照。
2.皮肤是人体最大的器官，覆盖全身，使体内各种组织和器官免受物理性、机械性、化学性和病原微生物性的侵袭。请回答以下问题。
(1)皮肤参与抵御病原体攻击，是保卫人体的_第一道__防线。皮肤割伤时，机体常出现疼痛、心跳加快等症状。伤害性刺激使心率加快的原因是_交感神经__(填“交感神经”或“副交感神经”)的活动占据优势，使肾上腺髓质分泌的_肾上腺素__增加。
(2)皮肤破损时，病原体入侵会引起机体免疫应答。某些细胞释放神经生长因子(NGF)作用于感受器上的受体，引起突触后膜发生的变化是：_Na＋__内流，产生_动作__电位。过度免疫应答会造成机体炎症损伤，机体可通过一系列反应来降低损伤。神经、内分泌和免疫系统能通过不同的方式识别和应对机体内外的危险。神经、内分泌系统分别通过释放_神经递质__和_激素__调节机体应对病原体感染的免疫应答水平；免疫系统则通过产生_细胞因子__调节神经、内分泌系统的活性，从而构成了复杂的神经—体液—免疫调节网络。
(3)研究表明适度使用肾上腺皮质激素可缓解某些病原体引起的过度炎症反应，该激素的分泌受分级调节系统_下丘脑—垂体—肾上腺皮质轴__的调控，若肾上腺皮质激素的受体异常只发生在垂体和下丘脑，则会导致肾上腺皮质激素分泌过量，原因是_肾上腺皮质激素含量升高时，不能抑制下丘脑和垂体(的分泌)__。
【解析】 (1)皮肤和黏膜是免疫系统的第一道防线，伤害性刺激使交感神经活动占优势，控制肾上腺髓质分泌的肾上腺素增多，使心跳加快。(2)某些细胞释放神经生长因子(NGF)作用于感受器上的受体，使Na＋通道开放，Na＋内流，产生外负内正的动作电位。神经系统释放神经递质、内分泌系统释放激素、免疫系统释放细胞因子，使神经系统、内分泌系统、免疫系统相互调节，构成神经—体液—免疫调节网络。(3)肾上腺皮质激素的分泌受到下丘脑—垂体—肾上腺皮质轴的分级调节。若肾上腺皮质激素的受体异常只发生在垂体和下丘脑，则肾上腺皮质激素含量升高时，不能对下丘脑和垂体产生抑制，使肾上腺皮质激素分泌过量。
3.动物可通过学习将条件刺激(CS)与非条件刺激(US)有效关联建立条件反射，能够建立条件反射的CS和US间的最长时间间隔称为“一致性时间窗口”，简称“Tm”。研究人员利用果蝇的“气味—电击”学习模型开展研究。
(1)果蝇对气味甲、乙的偏好无差异。利用下图1装置进行实验，探究气味甲与施加电击两种处理的时间间隔对果蝇建立气味与电击关联的影响。先向训练臂通入气味甲并施加电击，置换新鲜空气之后通入气味乙，训练后将果蝇转移至测试臂进行测试。
图1
①电击会引发果蝇的躲避反应，属于_非条件__反射。实验中_气味甲__作为条件刺激。
②检测并计算左右测试臂果蝇数量差值占果蝇总数的比例(PD)，绘制曲线如图2。时间间隔为20 s时野生型果蝇在测试臂的分布情况为_左右测试臂中果蝇数量相等__，表示所有果蝇的学习均失败。以PI＝0.5时的对应时间为果蝇将气味与电击建立关联的Tm，实验结果显示_B组的Tm大于A组，C组的Tm小于A组__，说明5－羟色胺(5－HT)水平能够影响Tm。
注：SSR1为突触前神经回收5－HT的抑制剂
图2
(2)气味和电击的感受器不同，位于果蝇脑区学习记忆中枢的K细胞可以同时获得这两种信息，释放乙酰胆碱(Ach)作用于传出神经元。利用转基因技术，在果蝇K细胞的细胞膜上特异性表达荧光探针，该探针结合Ach可产生荧光，实验证实建立气味—电击条件反射前后，气味信号使K细胞的乙酰胆碱释放量发生改变。实验的正确操作顺序为：①_④③①④__(选填下列序号)。
①气味甲刺激 ②气味乙刺激—10 s间隔—电击刺激 ③气味甲刺激—10 s间隔—电击刺激 ④检测果蝇脑区荧光强度 ⑤检测果蝇脑区5－HT释放量
(3)果蝇脑区的神经元DPM可以释放5－HT，电镜观察发现K细胞与DPM存在突触。实验研究K细胞与DPM之间的功能关系，结果如下图3。
注：Δ5－HT表示DPM释放的5－HT变化量相对值
ΔAch表示K细胞释放的Ach变化量相对值
图3
综合上述信息，用适当的文字和箭头完善果蝇建立气味—电击关联后的反射弧及其调控机制的示意图。
(4)自然界中，CS与US之间的间隔是多变的，受5－HT机制调节的Tm是影响条件反射建立的重要因素，请分析动物Tm过短对其适应环境的影响_动物的Tm过短，CS与US之间不易建立关联，难以形成条件反射，降低了动物适应复杂多变环境的能力__。
【答案】 (3)见解析图
【解析】 (1)①电击会引发果蝇的躲避反应，该过程是生来就有的反应，属于非条件反射；分析题意可知，实验探究气味甲与施加电击两种处理的时间间隔对果蝇建立气味与电击关联的影响，则实验中气味甲作为条件刺激。②分析题意可知，该实验若成功，则有气味甲的一侧应有较少果蝇，而若在测试臂的分布情况为左右测试臂中果蝇数量相等，说明未建立起条件反射，实验失败；以PI＝0.5时的对应时间为果蝇将气味与电击建立关联的Tm，据图2可知，B组的Tm大于A组，C组的Tm小于A组，说明5－羟色胺(5－HT)水平能够影响Tm。(2)分析题意可知，建立气味—电击条件反射前后，气味信号使K细胞的乙酰胆碱释放量发生改变，该实验的对照是前后对照(检测前后的荧光变化)，兴奋在神经元之间传递需要神经递质的作用，故实验的正确操作顺序为：④检测果蝇脑区荧光强度→③气味甲刺激—10 s间隔—电击刺激→①气味甲刺激→④检测果蝇脑区荧光强度。(3)分析题意可知，气味可作用于感受器，通过传入神经传导至K细胞，其中DPM释放的5－HT能抑制K细胞作用，而K细胞释放的Ach又可作用于DPM，Ach通过传出神经并最终作用于效应器，故可绘制过程图如下：
(4)分析题意可知，动物Tm过短对其适应环境的影响是：动物的Tm过短，CS与US之间不易建立关联，难以形成条件反射，降低了动物适应复杂多变环境的能力。
4.针灸是中国传统医学中独具特色的疗法之一，可通过针刺身体特定部位调节机体的生理状态从而达到治疗疾病的目的。
(1)针灸或电针刺激足三里(ST36)穴位，可引起肾上腺分泌去甲肾上腺素(NA)、肾上腺素(A)和多巴胺(DA)增加，该应答反应属于_非条件__反射。
(2)细菌内毒素(LPS)可与免疫细胞表面TLR4结合，介导免疫细胞分泌炎症因子TNF，引发小鼠全身炎症反应。为了揭示针灸疗法缓解炎症反应的生理机制，研究人员构建P受体感觉神经元缺失的模型小鼠P′。分别给正常小鼠和P′小鼠注射LPS，之后用0.5 mA电针刺激小鼠ST36，检测TNF含量。据如图结果可知，电针刺激小鼠ST36，可缓解LPS引发的炎症反应，该作用效果依赖于具有P受体的感觉神经元，做出判断的依据是_正常鼠0.5_mA电针刺激组TNF含量低于未受刺激组，模型鼠P′0.5_mA电针刺激组和未受刺激组TNF含量基本相当__。
(3)膈下迷走神经作为传出神经参与P受体感觉神经元介导的缓解炎症反应。科研人员构建了光敏蛋白高表达于P受体感觉神经元的小鼠PC(光敏蛋白接受光刺激后Ca2＋内流引起神经元兴奋)。为进一步证实抗炎症反应依赖P受体感觉神经元且与迷走神经有关，请从a～i中选择合适字母填入下表①～④中并预期实验结果。
a.正常小鼠B．P′
C．PCD．电刺激ST36
e．光照刺激ST36 f．切断迷走神经
g．破坏神经中枢 h．LPS i．生理盐水
(4)其他研究表明，NA、A、DA在免疫细胞表面有两种类型的受体，α2－AR介导促进炎症反应，β2－AR介导抑制炎症反应。请根据上述实验结果，在图中补全针灸缓解炎症反应的调节过程
_预期结果：乙2组TNF含量低，甲1、乙1与甲2无显著差异，均高于乙2组__。
【答案】 (4)见解析图
【解析】 (1)该反射是先天生来就有的，并不是后天通过学习训练而来的，因此是非条件反射。(2)分析实验数据可知正常鼠0.5 mA电针刺激组TNF含量低于未受刺激组，模型鼠P′0.5 mA电针刺激组和未受刺激组TNF含量基本相当，说明针灸疗法可缓解LPS引发的炎症反应，该作用效果依赖于具有P受体的感觉神经元。(3)本实验中甲组是正常小鼠作为对照组，乙组为实验组小鼠，所以乙组的实验材料是PC小鼠(c)，由于实验要证实抗炎症反应依赖P受体感觉神经元且与迷走神经有关，所以处理1两组小鼠都使用光照刺激ST36(e)，然后检测迷走神经动作电位频率。接下来处理2两组小鼠就应该都切断迷走神经(f)，同时还要注射LPS(h)，最终检测TNF含量。(4)根据实验预期结果：乙2组TNF含量低，甲1、乙1与甲2无显著差异，均高于乙2组，以及题干信息NA、A、DA在免疫细胞表面有两种类型的受体，α2－AR介导促进炎症反应，β2－AR介导抑制炎症反应。可以推测途径如下：
5.下图是哺乳动物感知味觉、调节摄食的相关机制。请回答问题：
(1)哺乳动物摄入甜食时，特定的味觉分子会刺激味蕾的甜味感受器产生_兴奋(神经冲动)__，最终传递到_大脑皮层__中CeA区产生甜觉，该过程是否发生了反射？_否__。
(2)哺乳动物摄入苦食时，在GCbt区产生苦觉，通过_正__(填“正”或“反”)反馈作用于脑干中的苦味中枢，感觉更苦；此过程中兴奋在神经纤维上以_局部电流(电信号)__形式进行传导。
(3)当哺乳动物摄入苦味物质和甜味物质混合的食物时，只感到苦却感觉不到甜，其原因是_苦味物质刺激苦味感受器产生兴奋通过神经传导到GCbt区产生苦觉，并抑制脑干甜味中枢，甜味感受器产生的兴奋不能传到CeA区__。
(4)有研究表明，苦味中枢对S神经元、C神经元的调控如下图所示。为进一步验证该调控机制，研究人员给小鼠饲喂苦味剂的同时刺激特定脑区，检测位于脑干r区的S神经元和C神经元的膜电位变化，请按下图机制预期实验结果，完成下表
注：＋表示兴奋，＋＋表示兴奋增强，－表示不兴奋。
(5)苦味通常代表该物质可能有毒性，而甜味通常代表该物质可以食用。从进化与适应的角度分析，动物形成苦味对甜味抑制的调节机制，其意义是：_当甜食中掺入苦味物质时，苦味抑制甜味，从而使动物避免摄入潜在有毒物质，有利于生存和繁衍__。
【解析】 (1)哺乳动物摄入甜食时，特定的味觉分子会刺激味蕾的甜味感受器产生兴奋，最终传递到大脑皮层中CeA区产生甜觉，该过程没有引起效应器反应，所以没有发生反射。(2)哺乳动物摄入苦食时，在GCbt区产生苦觉，通过正反馈作用于脑干中的苦味中枢，感觉更苦；此过程中兴奋在神经纤维上以局部电流形式进行传导。(3)当哺乳动物摄入苦味物质和甜味物质混合的食物时，只感到苦却感觉不到甜，其原因是苦味物质刺激苦味感受器产生兴奋通过神经传导到GCbt区产生苦觉，并抑制脑干甜味中枢，甜味感受器产生的兴奋不能传到CeA区。(4)给小鼠饲喂苦味剂的同时刺激苦味中枢，苦味中枢释放的神经递质较单给小鼠饲喂苦味剂要持久，所以S神经元兴奋增强，但C神经元仍处于抑制状态。给小鼠饲喂苦味剂的同时刺激X区，导致苦味中枢兴奋，S神经元兴奋，X区兴奋导致C神经元仍处于抑制状态。(5)苦味通常代表该物质可能有毒性，而甜味通常代表该物质可以食用。从进化与适应的角度分析，动物形成苦味对甜味抑制的调节机制，其意义是当甜食中掺入苦味物质时，苦味抑制甜味，从而使动物避免摄入潜在有毒物质，有利于生存和繁衍。组
别
实验
材料
处
理1
检测迷走
神经动作
电位频率
处理2
处理3
检
测
甲
组
正常
小鼠
①_e__
极低
甲1：②_f__
注射LPS后，再进行同②的处理
TNF
含
量
甲2：假
手术
注射③_h__，其他处理同上
乙
组

④_c__
同上
高
乙1：
同甲1组
同甲1组
乙2：
同甲2组
同甲2组
组别
刺激特定脑区
神经元兴奋程度
苦味中枢
X区
S神经元
C神经元
1
不刺激
不刺激
＋
—
2
刺激
不刺激
①_＋＋__
②_－__
3
不刺激
刺激
＋
③_－__